卡戎的“紅極”之謎

嗨，我是卡莉·哈維特，在位于美國科羅拉多州博德鎮的美國航空航天局西南研究所擔任高級研究員。2012年，我就開始為美國航空航天局的“新地平線”任務工作了。我的工作主要集中在一個名叫“拉爾夫”的儀器上。在所有儀器中，“拉爾夫”為“新地平線”號提供了一只可以看到色彩的“眼睛”。

回到2012年，當我開始查看“拉爾夫”拍攝的冥王星及其最大的衛星卡戎（ 冥衛一）的圖像時，由于距離實在太遠，它們看上去只不過是一個光斑（它們的距離太近，視覺上根本無法分開）。所以，你可以想象，在我看到冥王星和卡戎不僅僅是兩個完全分開的天體，而且還有著各自清晰而不同的特征時，我是何等激動。而正是這些差異，特別是在卡戎上表現出的差異，就成了我工作的重點。

卡莉·哈維特

當天體表面發生某些變化時，其顏色也會發生變化;這種差異可能是由于構成天體表面的物質不同造成的，或者是物理狀態（固體與液體之間的變化，或者是物質內部結構的改變。例如，在高壓下碳會從石墨變為鉆石）改變造成的。對地球而言，這些變化我們每天都能看到，比如水和沙子，再比如石墨和鉆石。我們來看一下卡戎，你會發現這顆衛星的北極區域比其他區域顯得更紅。是什么造成了這種顏色差異，又是為什么它恰恰發生在北極呢？

為了回答這個問題的前一部分，我們得知道我們對卡戎了解多少。我們知道卡戎的表面太冷，以至于所有物質都不可能以固體以外的形式存在，而且其表面也不可能因為溫度或壓力的改變而發生劇烈的變化。也就是說，這里不可能發生顯著的相變。所以，我們認為這種顏色的變化是由表面組成成分的不同引起的。由此，我們得出的結論是，卡戎北極地區的表面和其他地區的表面是由不同物質構成的。

有一種理論認為，少量的冥王星大氣能夠逃脫，并最終到達卡戎，而在它們進一步逃逸到太空之前，會暫時被卡戎的重力困住。卡戎的極地地區非常冷，溫度在-258 ℃至-213 ℃之間變化，大概只比絕對零度高10 ℃。此溫度實在太低（尤其是考慮到卡戎的大氣極其稀薄），不足以使卡戎的表面有液體存在：要么氣體直接凝華為固體，要么固體直接升華為氣體。因此，與卡戎比較溫暖的卡莉·哈維特 赤道不同，任何到達冬季極地的氣體都將被凍成固體，而不是逃逸。這一過程被科學家稱作冷阱。雙星系統能夠分享物質這一基本原則已經不是什么新鮮話題了，但是，還需要“新地平線”號造訪卡戎直接觀測其影響。

這張圖片為我們揭示了冥王星最大的衛星——卡戎的很多細節。卡戎北極區域的斑紋，似乎是由一層黑色的沉積物覆蓋在一個界線清晰、對比強烈的角形區域構成的。這張圖片是由遠程勘測成像儀（L O R R I ）于2 0 1 5 年7月1 3 日在4 6 . 6 萬千米處拍攝的圖像，與“拉爾夫”（可見光/ 紅外成像儀）在同一天獲得的彩色信息結合而成的。

美國約翰· 霍普金斯大學霍斯特實驗室的科學家已經制造出一種名為“索林”的復雜化合物，可能就是它給了冥王星極地紅色的外表。

我們知道冥王星的大氣成分主要是氮氣，還有一些甲烷和一氧化碳，因此我們認為正是它們慢慢地覆蓋了卡戎冬季的極地地區。一旦卡戎冬季的極地地區重新出現在陽光的照射下，這些成分凝結成的冰將升華。除此之外，還有一個重要的細節：太陽輻射改變了這些冰，從而產生了一種新的物質。它有著更高的升華溫度，以致不能升華并逃離卡戎。

這種新的物質被稱為“索林”，人們已經在地球上的實驗室中，在相似的條件下制造出了“索林”。“索林”的顏色取決于其組成成分的比例，以及其接受的輻射種類和劑量。通過這種方式，人們制造出的“索林”的顏色從黃色、紅色到黑色都有。其中的一個“索林”樣品顯示出不同的紅色，它是由美國約翰·霍普金斯大學的薩拉·霍斯特在實驗室中制造的。

在這張圖像中可以看到冥王星霧霾大氣中呈現出的藍色。這種高層大氣中的霧霾物質被認為可能與土星最大的衛星土衛六大氣中的霧霾類成分相似， 可能都與太陽輻射激發下的化學反應過程有關。

在數百萬年的時間里，卡戎很可能隨著冥王星大氣的緩慢逃逸，逐漸地構筑起其極地沉積物。在此期間，卡戎表面是能夠受到陽光照射的。卡戎的環境看上去似乎正適合形成紅色“索林”，當然我們還需要進一步指明確切原因。在接下來的一年中，隨著更多“新地平線”號傳回的數據被我們接收并加以分析，再結合持之以恒的實驗室工作，我們就可以更好地了解卡戎，而它的“紅極”之謎只是其中的一項工作。

這是一個多么激動人心的時刻啊！